CN103962373A - 一种基于淋洗液循环使用的有机污染土壤修复装置 - Google Patents

Abstract

一种基于淋洗液循环使用的有机污染土壤修复装置，包括主体、搅拌器和紫外灯控制电源；所述主体包括筒体、筒盖和内胆；所述内胆位于筒体的中心，内胆上间隔设有分离膜；所述筒盖的中心设有供搅拌棒穿过的孔口，筒盖的周边部位上设有紫外灯和取样口，紫外灯与紫外灯控制电源相连；搅拌器与搅拌棒相连。紫外灯控制电源；所述主体包括筒体、筒盖和内胆；所述内胆位于筒体的中心，内胆上间隔设有分离膜；所述筒盖的中心设有供搅拌棒穿过的孔口，筒盖的周边部位上设有紫外灯和取样口，紫外灯与紫外灯控制电源相连；搅拌器与搅拌棒相连。本发明提供的有机污染土壤修复装置结构简单，便于操作，可在处理污染物的同时可对淋洗液的进行再生和循环利用。

Description

一种基于淋洗液循环使用的有机污染土壤修复装置

技术领域

本发明涉及一种基于淋洗液循环使用的有机污染土壤修复装置，属于受污土壤修复技术领域。

背景技术

由于人们在农业生产活动中使用大量农药和利用污水灌溉，以及大气沉降等，致使越来越多的农业土壤受到污染，丧失了耕作功能。另外，随着新型工业化、城市化的快速发展和大量老工业的搬迁，闲置或不再使用的前工业和商业用地中也都含有污染物。废弃土地中的污染物如“不定时炸弹”，给污染土地的开发带来严重的限制和影响。近年来，土壤洗脱技术凭借操作简单、效率高以及耗时短等优点受到了广泛地关注，在污染土壤修复领域具有良好的应用前景。根据污染物种类选择合适的土壤淋洗液可以高效地去除污染土壤中的有机污染物，再对淋洗液中污染物进行后续处理可达到最终的处理目的。

淋洗液中有机污染物的处理方法主要分为两种方式，一种是不考虑保护淋洗剂回收利用的“一锅法”，如异相Fenton和二氧化钛光催化等高级氧化方法。尽管此种方法对淋洗液中有机污染物具有很好的处理效果。但是，环糊精和表面活性剂也会在处理过程中发生分解，无法实现淋洗剂的循环使用，从而增加了实际运行成本。Villa等在用photo-Fenton法处理淋洗液污染物的研究中发现DDT(双对氯苯基三氯乙烷)、DDE(1,1-双(对氯苯基)-2,2-二氯乙烯)和柴油三种污染物在光照6h后，降解率分别为99％、95％和100％，表明photo-Fenton法是一种高效处理淋洗液中污染物的方法。同时还发现，淋洗液中总有机碳含量也下降了95％以上，这一结果说明淋洗剂TX-100同污染物一并发生了光降解(Villa RD,TrovóAG,NogueiraRFP.Soil remediation using a coupled process:soil washing with surfactant followed byphoto-Fenton oxidation[J].Journal of Hazardous Materials.2010,174(1-3):770-775.)。另外一种则是在保护淋洗剂前提下的“温和处理”方法，目前，有关“温和处理”的研究并不多见。Petitgirard等人采用萃取方法处理了甲基环糊精溶液中的菲和芘，处理后的甲基环糊精溶液仍具有很好的污染土壤修复效果(Petitgirard A,Djehiche M,Persello J,Fievet P,Fatin-Rouge N.PAH contaminated soil remediation by reusing an aqueous solution of cyclodextrins[J].Chemosphere.2009,75(6):714-718.)。然而，液液萃取方法需要使用大量的有机溶剂，容易造成二次污染，并且转移到有机相中的污染物仍需要进一步的处理才能最终消除污染。Gómez等人采用了电化学法处理土壤洗液中的菲并实现了环糊精和Tween80的循环使用(Gómez J,Alcántara MT,Pazos M,Sanromán M.Soil washing using cyclodextrins and their recoveryby application of electrochemical technology[J].Chemical Engineering Journal.2010,159(1–3):53-57.)。结果表明电化学法可以有效地去除淋洗液中的菲，第二次循环的环糊精或者Tween80淋洗液与新制备的淋洗液相比，基本上具有相似的洗脱效果。但是，并未给出多次循环使用的结果。我们提出了使用紫外光解的方法去除淋洗液中的污染物，实现表面活性剂或者环糊精等淋洗剂的多次循环使用。

与修复技术方面的大量研究相比，建立在各种修复技术基础上的修复设备的研发却不多，这是造成目前有机污染土地修复难以大规模开展的技术难点。目前，基于臭氧氧化(专利申请号CN201310420697，CN201320572513)、纳米二氧化钛光催化(专利申请号CN201320220769)、化学高级氧化(专利申请号CN201320448093)和生物强化喷淋(专利申请号CN201210461320)等修复技术的设备已经申请了专利，而基于化学淋洗耦合淋洗液中污染物处理的设备的研发仍存在淋洗剂难以循环利用等难点，这是一个亟待解决的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种基于淋洗液循环使用的有机污染土壤修复装置。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种基于淋洗液循环使用的有机污染土壤修复装置，包括主体1、搅拌器6和紫外灯控制电源7；所述主体1包括筒体10、筒盖14和内胆11；所述内胆11位于筒体10的中心，内胆11上间隔设有分离膜2；所述筒盖14的中心设有供搅拌棒4穿过的孔口16，筒盖14的周边部位上设有紫外灯8和取样口9，紫外灯8与紫外灯控制电源7相连；搅拌器6与搅拌棒4相连。

所述主体1的材料为不锈钢或有机玻璃。

所述内胆11为圆柱型；所述内胆11上设有圆形底板15，底板15的直径小于筒体10的内径。

所述内胆底板15中心设有用于固定搅拌棒4一端的凹槽5。

所述搅拌棒4上设有两层搅拌桨片13。

所述搅拌器6为电动搅拌器。

所述分离膜2为分离膜圈，其圈数为1-2，宽度为1-3cm，孔径为60-200目。

所述紫外灯8的支数为4-8；紫外灯8的发射波长为254-365nm，功率在9-20W；所述紫外灯控制电源7上对应设有4-8个控制钮12。

所述紫外灯8的发射波长为254-280nm。

所述取样口9的个数为2-4。

内胆底部的凹槽是用于固定搅拌器的搅拌棒；各支紫外灯的功率可以相同也可以不同，紫外灯控制电源7上的一个控制钮12控制一支紫外灯。

内胆的底板的直径为在可放入筒体的条件下，尽可能大，这样可避免搅拌棒工作时，内胆随之晃动，影响洗脱效果和碰坏紫外灯。

内胆内是有机污染土壤的洗脱内腔，内胆外筒体内为光照外腔。

本发明中搅拌器、搅拌棒与洗脱内腔体构成洗脱单元；分离膜构成分离单元；紫外灯置于光照外腔体与电源控制器相连构成光照单元，其它部件为辅助单元。

本发明通过搅拌增加淋洗液和土壤的接触机会，增加洗脱效果，通过内胆对紫外灯进行保护，可以避免搅拌棒的晃动破坏紫外灯，使用目数不同的分离膜分隔淋洗液和土壤，淋洗液中的有机污染物吸收紫外光后发生分解，而淋洗剂由于不吸收紫外光则不发生分解，从而在处理污染物的同时实现对淋洗液的再生和循环利用。

本发明的有益效果是：

本发明提供的有机污染土壤修复装置的部件均可不需要借助工具进行分离和组装，有利于设备的运输、维修和更换。

本发明提供一种基于淋洗液循环使用的有机污染土壤修复装置结构简单，便于操作，可在处理污染物的同时可对淋洗液的进行再生和循环利用。

附图说明

图1本发明装置的示意图。

图2为筒体在aa’处的横剖面图。

图3为内胆的俯视图。

图4为筒盖的俯视图。

其中1为主体，2为分离膜，3为搅拌棒中轴，4为搅拌棒，5为凹槽，6为搅拌器，7为紫外灯控制电源，8为紫外灯，9为取样口，10为筒体，11为内胆，12为控制钮，13为搅拌桨片，14为筒盖，15为内胆的底板，16为搅拌棒孔口。

具体实施方式

实施例1

为进一步的说明本装置的技术特点和装置优点，结合附图对本发明的进行详细说明。如图1-4所示，一种基于淋洗液循环使用的有机污染土壤修复装置，包括主体1、搅拌器6和紫外灯控制电源7；所述主体1包括筒体10、筒盖14和内胆11；所述内胆11位于筒体10的中心，内胆11上间隔设有分离膜2；所述筒盖14的中心设有供搅拌棒4穿过的孔口16，筒盖14的周边部位上设有紫外灯8和取样口9，紫外灯8与紫外灯控制电源7相连；搅拌器6与搅拌棒4相连。

所述主体1的材料为不锈钢或有机玻璃。

所述内胆11为圆柱型；所述内胆11上设有圆形底板15，底板15的直径小于筒体10的内径。

所述内胆底板15中心设有用于固定搅拌棒4一端的凹槽5。

所述搅拌棒4上设有两层搅拌桨片13。

所述搅拌器6为电动搅拌器。

所述分离膜2为分离膜圈，其圈数为1-2，宽度为1-3cm，孔径为60-200目。

所述紫外灯8的支数为4-8；紫外灯8的发射波长为254-365nm，功率在9-20W；所述紫外灯控制电源7上对应设有4-8个控制钮12。

所述紫外灯8的发射波长为254-280nm。

所述取样口9的个数为2-4。

本发明中搅拌器、搅拌棒与洗脱内腔体构成洗脱单元；分离膜构成分离单元；紫外灯置于光照外腔体与电源控制器相连构成光照单元，其它部件为辅助单元。

首先将污染土壤加入到洗脱内腔中，然后根据受污染土壤的性质再向洗脱内腔中加入淋洗液(在254nm波长处无吸收的淋洗剂)，部分淋洗液通过水土分隔网2进入光照外腔，将搅拌棒4通过凹槽5和外部的搅拌器6固定后，进行匀速搅拌，10-30分钟后，通过电源控制器7选择点亮适当功率的紫外灯8，此时存在于光照外腔的淋洗液中的污染物发生分解，由于浓度扩散作用和搅拌作用，内外腔中的淋洗液发生交换，更多的污染物发生分解。通过取样口9进行取样，测定淋洗液中的污染物浓度，当淋洗液中不再检测出污染物或者浓度小于污染物对应的排放标准后，停止光照和搅拌。随后，将内胆取出，通过外部的加压装置将淋洗液与处理后的土壤充分分开，合并此部分淋洗液和外腔中的淋洗液，用于后续污染土壤的处理。

实施例2

将5公斤含有2,4-二甲基硝基苯的污染土壤和1L含有10mM十二烷基硫酸钠水溶液加入到洗脱内腔中，搅拌30分钟后，开启紫外灯，总功率为50W，继续搅拌反应4h后，通过取样口取出5mL样品，离心后通过液相色谱分析样品溶液中的2,4-二甲基硝基苯浓度为0，此时反应停止。将处理后的土壤进行水土分离后，取2g处理后的土壤样品进行冷冻干燥，通过索氏提取对处理后的干燥土壤样品进行进一步分析可知，测得处理后的土壤中不含有2,4-二甲基硝基苯污染物。

Claims (10)

1.一种基于淋洗液循环使用的有机污染土壤修复装置，其特征在于：包括主体（1）、搅拌器（6）和紫外灯控制电源（7）；所述主体（1）包括筒体（10）、筒盖（14）和内胆（11）；所述内胆（11）位于筒体（10）的中心，内胆（11）上间隔设有分离膜（2）；所述筒盖（14）的中心设有供搅拌棒（4）穿过的孔口（16），筒盖（14）的周边部位上设有紫外灯（8）和取样口（9），紫外灯（8）与紫外灯控制电源（7）相连；搅拌器（6）与搅拌棒（4）相连。

2.根据权利1所述一种基于淋洗液循环使用的有机污染土壤修复装置，其特征在于：所所述主体（1）的材料为不锈钢或有机玻璃。

3.根据权利1或2所述一种基于淋洗液循环使用的有机污染土壤修复装置，其特征在于：所述内胆（11）为圆柱型；所述内胆（11）上设有圆形底板（15），底板（15）的直径小于筒体（10）的内径。

4.根据权利3所述一种基于淋洗液循环使用的有机污染土壤修复装置，其特征在于：所述内胆底板（15）中心设有用于固定搅拌棒（4）一端的凹槽（5）。

5.根据权利1或2所述一种基于淋洗液循环使用的有机污染土壤修复装置，其特征在于：所述搅拌棒（4）上设有两层搅拌桨片（13）。

6.根据权利1或2所述一种基于淋洗液循环使用的有机污染土壤修复装置，其特征在于：所述搅拌器（6）为电动搅拌器。

7.根据权利1或2所述一种基于淋洗液循环使用的有机污染土壤修复装置，其特征在于：所述分离膜（2）为分离膜圈，其圈数为1-2，宽度为1-3cm，孔径为60-200目。

8.根据权利1或2所述一种基于淋洗液循环使用的有机污染土壤修复装置，其特征在于：所述紫外灯（8）的支数为4-8；紫外灯8的发射波长为254-365nm，功率在9-20W；所述紫外灯控制电源（7）上对应设有4-8个控制钮（12）。

9.根据权利8所述一种基于淋洗液循环使用的有机污染土壤修复装置，其特征在于：紫外灯8的发射波长为254-280 nm。

10.根据权利1或2所述一种基于淋洗液循环使用的有机污染土壤修复装置，其特征在于：所述取样口（9）的个数为2-4。